Wie funktionert 3D Druck?

Wie funktioniert der 3D-Druck und wofür wird er eingesetzt?

1280px-3D-Drucker_der_Bauhütte_der_Sagrada_FamiliaAls 3D-Drucker werden Geräte bezeichnet, welche in der Lage sind, reale und physikalische Objekte herzustellen. Dabei wird meist ein CAD-Modell als Objekt-Vorlage verwendet. Die zugrunde liegende Technik der 3D-Drucker gibt es bereits seit 1980. In den letzten Jahren haben 3D-Drucker jedoch einen regelrechten Boom durchlebt. Nach und nach wurden sie immer erschwinglicher und sind somit mittlerweile auch schon in einer Vielzahl von privaten Haushalten zu finden.

Kommerzielle Anbieter in verschiedenen Städten finden sich bei 3D Druck Anbieter.

Anhand der vorgegebenen Maße und Formen erstellen 3D-Drucker mithilfe von festen oder flüssigen Materialien Werkstücke. Während des 3D-Drucks kommt es daher zu chemischen oder auch physikalischen Härtungs- und Schmelzprozessen, um die gewünschte Form des Objekts zu erzielen. Typischerweise kommen Kunstharze, Keramiken, Metalle und Kunststoffe als Werkstoffe für 3D-Drucker zum Einsatz.

800px-Wikipedia_mini_globeJe nachdem, welche Ausgangsmaterialien verwendet werden, gibt es unterschiedliche Techniken des 3D-Drucks. Für Metalle wird hauptsächlich das Elektronenstrahlschmelzen und das selektive Laserschmelzen eingesetzt, während für Keramik, Polymere und verschiedene Metalle auch die Stereolithographie Verwendung findet. Für Kunststoffe und teilweise auch für Kunstharze wird üblicherweise Fused Deposition Modeling als Herstellungsmethode genutzt.

Ursprünglich konnten die 3D-Druckmaschinen mit nur einem einzigen Werkstoff oder einer Mischung aus Werkstoffen arbeiten. Mittlerweile wird aber auch schon an kombinierten Druckverfahren gearbeitet, sodass zum Beispiel auch bereits eine vollständige Zink-Luft-Batterie, die aus mehreren Werkstoffen besteht, gedruckt werden konnte.

Außerdem gibt es inzwischen Möglichkeiten, um gleichzeitig mit Kunststoffen zu drucken, die verschiedene Farben und Härtegrade aufweisen. So können Prozesse, für die vorher die Ausübung mehrerer Fertigungsschritte notwendig war, mittlerweile in einem Durchlauf erledigt werden. Dadurch ist es zum Beispiel möglich, ein bestimmtes Objekt durch gummiähnliche Flächen gegen Stöße resistent zu machen.

Der 3D-Druck wird aktuell insbesondere zur Prototypentwicklung eingesetzt, weil ein Vorteil des 3D-Drucks ist, dass kaum Abfall entsteht. Ein 3D-Drucker verwendet nur so viel Material, wie tatsächlich benötigt wird. So werden zum Beispiel die Prototypen neuer Kamera-Gehäuse mit 3D-Druckern getestet. Sollte es dem Hersteller nicht gefallen, dann ist nur eine geringe Änderung der CAD-Vorlage notwendig, um es erneut auszudrucken.

Allgemein wird der 3D-Druck für die Prototyperstellung in den Bereichen Kunst und Design, Architektur, Modellbau und Maschinenbau eingesetzt. Doch auch zur Massenfertigung von Bauteilen werden 3D-Drucker mittlerweile verwendet, besonders in der Verpackungsindustrie, in der Medizin- und Zahntechnik sowie in der Luft- und Raumfahrtindustrie.